繆 平

（北京低碳清潔能源研究所，北京 102209）

ZSM-5分子篩由于具有適合的微孔尺寸、獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)、可調(diào)變的酸性質(zhì)及較高的水熱穩(wěn)定性，在石油化工領(lǐng)域及煤化工領(lǐng)域都成為重要的催化材料。影響ZSM-5分子篩催化性能主要有其酸性（酸密度、酸強(qiáng)度、酸分布）、形貌、粒徑大小、表面缺陷位等。

酸性強(qiáng)，加快芳構(gòu)化、縮合和氫轉(zhuǎn)移等副反應(yīng)，促進(jìn)積炭失活。酸密度大，促進(jìn)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，催化劑積炭失活。外表面富鋁，外表面非擇形性酸中心增加，速度加快產(chǎn)品選擇性降低；同時(shí)，外表面富鋁，意味著酸密度大，易于發(fā)生外表面積炭，造成堵孔，導(dǎo)致催化劑失活。分子篩骨架中Al原子分布和落位會影響反應(yīng)物或產(chǎn)物分子與酸性位的可接近性以及孔道中反應(yīng)場地的空間限制性，影響分子篩催化性能。Liang等[1]通過改變硅源（硅溶膠和正硅酸乙酯），水熱合成兩個系列的H-ZSM-5分子篩用于甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)較多的骨架鋁分布在直孔道和正弦孔道，更適合烯烴循環(huán)反應(yīng)路徑，有利于丙烯等高級烯烴生成；而較多骨架鋁分布在孔道交叉處，更有利于芳烴循環(huán)反應(yīng)路徑的進(jìn)行，促進(jìn)乙烯和芳烴的生成。

粒徑影響擴(kuò)散路徑和產(chǎn)物停留時(shí)間，大晶粒分子篩易于促進(jìn)氫轉(zhuǎn)移、芳構(gòu)化等副反應(yīng)，同時(shí)擴(kuò)散阻力增加，在其孔腔內(nèi)形成的產(chǎn)物大分子不能快速及時(shí)地逸出，容易造成積炭失活，降低使用壽命。吉向飛等[2]研究發(fā)現(xiàn)，平行于b軸的直孔道因尺寸較大有利于分子在其內(nèi)的傳質(zhì)和擴(kuò)散。通過添加尿素及調(diào)節(jié)堿度，在水熱條件下合成具有不同形貌的ZSM-5分子篩，當(dāng) n(尿素)/n(SiO2)=0.28，n(Na2O)/n(SiO2)=0.035時(shí)，得到的分子篩沿b軸方向生長最慢，樣品形貌呈薄片狀，厚度為130nm，且該樣品在催化反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的選擇性（雙烯收率60%）和優(yōu)異的催化穩(wěn)定性（連續(xù)反應(yīng)200h，甲醇轉(zhuǎn)化率仍保持在 95%）。

分子篩缺陷位的存在也不可忽視。Sazama等[3]通過FTIR和27Al MAS NMR對HZSM-5分子篩中骨架缺陷位對MTH反應(yīng)催化性能的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明，高度規(guī)整的、缺陷位少的HZSM-5分子篩有利于乙烯、丙烯生成；而缺陷位多的分子篩有利于氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，促進(jìn)了芳烴和烷烴的生成。Katia等[4]通過不同合成前驅(qū)體和后處理方法合成一系列ZSM-5分子篩，來研究酸性和失活速率的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部骨架缺陷位對ZSM-5失活行為作用很大，且分子篩酸性能和失活速率可以彼此獨(dú)立，取決于不同的物化性能。

以往研究者大多只考慮單一因素對ZSM-5分子篩性能的影響，本文綜合多個因素對ZSM-5分子篩性能進(jìn)行考察，系統(tǒng)闡述了對ZSM-5分子篩不同物化性能其對催化性能的影響。通過向水熱合成體系中添加不同量尿素制備出一系列的ZSM-5分子篩，結(jié)合鈷離子交換與紫外漫反射光譜法、XPS、NMR表征技術(shù)和羥基紅外等多種表征手段和評價(jià)結(jié)果，建立了ZSM-5分子篩物化性能與其催化性能之間的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 ZSM-5分子篩的制備

（1）在燒杯中依次加入NaOH、鋁酸鈉、去離子水，攪拌（速率350r/min）1h后加入30%的硅溶膠和25%的 TPAOH，最后加入尿素（(CO(NH2)2），配制成n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(TPAOH)∶n(CO(NH2)2)∶n(Na2O)∶n(H2O)=101.2 ∶1.0 ∶4.97 ∶(9.6～202.0)∶3.7 ∶1837.8 的初始凝膠，對應(yīng) n(CO(NH2)2)∶n(SiO2)分別為 0、0.1、0.5、1和2。將初始凝膠全部轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜 （200mL）中，密封后于150℃晶化釜動態(tài)晶化48h。由于脲素對熱不穩(wěn)定，加熱至150～160℃將脫氨成縮二脲。若迅速加熱將脫氨而三聚成六元環(huán)化合物三聚氰酸。為此確定晶化溫度為150℃，升溫速率為0.5℃/min。晶化結(jié)束后產(chǎn)物經(jīng)分離、洗滌、干燥得分子篩樣品。樣品依次命名為 urea-0、urea-0.1、urea-0.5、urea-1 和 urea-2。

（2）胺交換

分子篩產(chǎn)品經(jīng)550℃焙燒5h，用0.5mol/L的硝酸銨溶液在80℃交換2h，洗滌過濾后重復(fù)2次，過濾后經(jīng)烘干、焙燒得到H型分子篩，記為H-urea-0(s)、H-urea-0.1、H-urea-0.5、H-urea-1、H-urea-2。

（3）水熱處理

將部分H型分子篩于530℃，95%水蒸氣條件下水熱處理17h得到水熱處理后的分子篩,記為urea-0(HT)、urea-0.1(HT)、urea-0.5(HT)、urea-1(HT)和urea-2(HT)。

（4）Co2+交換

ZSM-5分子篩原粉焙燒在550℃下焙燒5h，與0.05M硝酸鈷溶液按照1∶150的液固質(zhì)量比在室溫下攪拌8h，離心、洗滌，在550℃下焙燒 5h，得到Co-ZSM-5，烘干后用于元素分析。

1.2 催化劑表征

XRD采用德國 Bruker公司 D8 Advance型 X射線衍射儀，測試條件：Cu Kα射線源，管電壓40kV，管電流 40mA；5～60°掃描， 掃描速率 4°/min。

SEM在日本JEOL JSM-7001F型場發(fā)射掃面電子顯微鏡下獲得。

N2物理吸附測試在美國麥克儀器公司3-FLEX型物理吸附儀上進(jìn)行。樣品在300℃及真空下處理3h。在相對壓力為0.007～0.020內(nèi)使用BET模型計(jì)算得到總比表面積，使用t-plot方法計(jì)算得到微孔體積和外比表面積，采用相對壓力為0.99的單點(diǎn)脫附孔體積得到總孔體積，微孔比表面積通過總比表面積減去外比表面積得到，介孔體積通過總孔體積減去微孔體積得到，使用NLDFT模型計(jì)算得到孔徑分布。

NH3-TPD測試在美國麥克儀器公司AutoChemⅡ2920/AutoChem HP 2950型化學(xué)吸附儀上進(jìn)行。0.2g樣品在He氣氛中550℃下熱處理0.5h，降溫到100℃，通入10%NH3-90%He混合氣，樣品進(jìn)行80min的NH3吸附，再用He吹掃20min以去除物理吸附的 NH3，最后，在 He氣氛中以 10℃·min-1速率從100℃升溫到600℃進(jìn)行程序升溫NH3脫附。

XPS測量在真空發(fā)生器上 （Vacuum Generators ESCALAB 5）進(jìn)行，真空一般為 10-9～10-6Pa。 XPS 所探測的樣品深度d=3λ，λ為光電子非彈性散射平均自由程，一般在幾個原子層，屬于表面分析方法。在這里主要表征表面鋁含量。

X射線熒光光譜法（XRF）是最常用的元素分析方法之一。多用于元素的定性、定量和固體表面不薄層成分分析等。通常測定X射線熒光的波長和強(qiáng)度，可鑒定試樣中所含的元素及其含量。在這里主要表征體相鋁含量。

1.3 催化劑的性能評價(jià)

將分子篩進(jìn)行壓片，篩取20～40目的分子篩，在不銹鋼固定床微型反應(yīng)器中對其MTP反應(yīng)性能進(jìn)行評價(jià)，催化劑裝填量1g。反應(yīng)條件：常壓，480℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的甲醇進(jìn)料，甲醇質(zhì)量空速為3h-1。產(chǎn)物用Agilent公司7890A型氣相色譜進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

2.1.1 XRD

圖1是ZSM-5分子篩的XRD譜圖。樣品的XRD特征衍射峰與專利報(bào)道的ZSM-5分子篩XRD特征峰相符。由圖可知，尿素的添加使得晶體發(fā)生晶面擇形生長。相比添加尿素后樣品，樣品urea-0的（101）和（020）晶面擇形生長，urea-0.1、urea-0.5 和urea-1 樣品的(501)、(151)和(303)晶面擇形生長，(101)和(020)晶面受到抑制[5]。當(dāng)繼續(xù)加大尿素含量，urea-2的晶面生長又發(fā)生變化，(020)晶面生長依然受到抑制，但(101)晶面類似于不加尿素的樣品。

圖1 ZSM-5分子篩的XRD譜圖Fig.1 XRD patterns of ZSM-5 molecular sieves

2.1.2 SEM

圖2為焙燒后ZSM-5分子篩的SEM照片。尿素對晶體晶面取向的作用同樣體現(xiàn)在分子篩形貌上。urea-0樣品呈現(xiàn)橢球形貌，顆粒尺寸較大，當(dāng)加入少量的尿素時(shí)，樣品形貌發(fā)生明顯的變化，即沿a軸、b軸和c軸的生長均顯著下降，且呈現(xiàn)板狀形貌。當(dāng)n(尿素)/n(SiO2)增加至0.5時(shí)，沿著平行于 b軸方向的厚度繼續(xù)變薄，相對的a軸和c軸長度增加。繼續(xù)增加尿素含量，分子篩b軸厚度下降趨勢減弱或不變。上述變化現(xiàn)象表明，控制尿素含量可以有效的調(diào)變ZSM-5晶體的生長方向和整體形貌，特別是尿素對沿b軸方向的晶粒生長的抑制[2]。

圖2 ZSM-5分子篩SEM圖Fig.2 SEM images of ZMS-5 molecular sieves

2.1.3 N2等溫吸附脫附

對焙燒后ZSM-5分子篩進(jìn)行N2等溫吸附脫附表征。圖3(A)可知，所合成的ZSM-5分子篩在低氮?dú)夥謮合逻_(dá)到很大的吸附量，吸附曲線呈典型的Ⅰ型。不論尿素是否存在，所有樣品中微孔結(jié)構(gòu)都是存在的。在相對分壓為0.4～1.0區(qū)間內(nèi)，僅有urea-0樣品存在明顯的回滯環(huán)，說明存在介孔結(jié)構(gòu)，結(jié)合SEM圖可知該介孔為晶粒堆積而成。在BJH脫附圖(圖3(B))中可得，合成樣品介孔孔徑(D)主要分布在D=3.8～3.9nm附近，且隨著尿素含量的增加，介孔體積逐漸減少，表明尿素的存在不利于介孔的生成。

圖3 ZSM-5的N2吸附-脫附等溫線(A)及孔徑分布(B)Fig.3 N2adsorption-desorption isotherms(A)and pore size distribution(B)of ZSM-5 molecular sieves

表1 ZSM-5分子篩的組織結(jié)構(gòu)Table 1 Textural parameters of ZSM-5 molecular

所合成樣品的孔分布性質(zhì)見表1。隨著尿素增加，所合成分子篩的比表面積逐漸下降。urea-0.5和urea-1樣品具有較大的外比表面，這是由于分子篩晶粒厚度較薄且晶粒較小造成的。

2.1.4 TG

如圖4可見，在TG曲線中，對于合成的ZSM-5分子篩，有三個重量損失范圍:(1)300℃以下為水分子的脫除：(2)300～500℃的重量損失為模板劑的脫除；(3)500～800℃的重量損失可能為孔道中與骨架負(fù)電荷具有強(qiáng)作用力的模板劑的脫除[6]。對比未加尿素的urea-0的曲線變化可知，尿素的添加使得模板劑的重量損失減少，但尿素的含量對模板劑的脫除沒有明顯影響。

圖4 ZSM-5分子篩的TG圖Fig.4 TG curves of ZMS-5 molecular sieves

2.1.513C MAS NMR

取所合成分子篩原粉進(jìn)行C核磁表征。圖5為合成樣品的13C CP/MAS NMR譜圖。譜圖中存在三個峰，分別歸屬于TPA+中丙基的三個碳原子[7,8]。圖5可以看出，所合成的分子篩保持完整，沒有受到尿素的影響。另外，Liu等[9]將δ=10.6ppm的13C信號歸屬于落于正弦孔道的TPA+的甲基，δ=11.6ppm的13C信號歸屬于落于直孔道的TPA+的甲基。說明尿素含量對樣品中模板劑TPA+的甲基碳原子落位也沒有影響。

圖5 ZSM-5分子篩的13C CP/MAS NMR譜圖Fig.5 Spectra of13C CP/MAS NMR of ZSM-5 molecular sieves

2.1.6 XPS和XRF結(jié)果表征表面和體相Al分布

ZSM-5分子篩在合成過程中，由Al3+引入的負(fù)電荷通常是由有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑(OSDAs)和陽離子如Na+平衡的。上述圖4的熱重曲線可知，尿素含量對合成樣品中OSDAs沒有明顯影響。表2數(shù)據(jù)顯示，尿素的添加對合成樣品中Na含量有著明顯的影響，隨著尿素含量的增加，Na含量逐漸減少。結(jié)合圖4和表2數(shù)據(jù)分析顯示，即使Na含量低至0.005mmol/g，n(Na)/n(Al)為 0.02 時(shí)，模板劑的含量依舊沒有變化。表明在本實(shí)驗(yàn)合成條件下，不需要陽離子Na+，有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑(OSDAs)已足以平衡由Al3+引入的負(fù)電荷。

表2 ZSM-5分子篩表面和體相Al分布Table 2 Surface and bulk phase Al distribution of ZMS-5 molecular sieves

通常，XPS表征表面鋁含量，而XRF表征體相鋁含量。XRF對Al含量方法如下，首先測量系列標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析線強(qiáng)度，繪制強(qiáng)度對濃度的校準(zhǔn)曲線，并進(jìn)行必要的基體效應(yīng)的數(shù)學(xué)校正，然后根據(jù)待測試樣中元素譜線的強(qiáng)度計(jì)算出元素含量。通過表2中XRF和XPS表征數(shù)據(jù)可知，urea-0樣品的體相、表面Al分布，明顯區(qū)別與其他添加尿素的樣品，Urea-0樣品具有表面貧鋁而體相富鋁的特征，其他樣品則表現(xiàn)出表面富鋁、體相貧鋁的特征。

2.1.7 孤立Al和配對Al分布

ZSM-5分子篩的骨架鋁原子有兩種存在方式，分別為配對Al和孤立Al。孤立Al的物質(zhì)的量（n(single Al)）和配對 Al中 Al的物質(zhì)的量（n(Al pairs)）的計(jì)算方法如下[9-12]：

式中，n(Altotal)和n(Comax)分別為Co-ZSM-5分子篩中的Al和Co的物質(zhì)的量，由ICP測定。

表3為Co-ZSM-5分子篩中孤立Al和配對Al相對含量，加入尿素后顯著影響ZSM-5分子篩骨架鋁中孤立Al的相對含量。不添加尿素時(shí)，urea-0樣品的孤立Al與配對Al含量相差不大，且孤立Al略高一些；加入尿素后所合成的樣品中骨架鋁約95%為孤立Al。Sazama等[13]發(fā)現(xiàn)在1-丁烯裂解反應(yīng)中，相同Si/Al比下，配對Al含量高的分子篩由于其提高氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)而有利于芳烴生成，相反，具有高含量的孤立Al的分子篩則更有利于烯烴裂解反應(yīng)。骨架配對Al和孤立Al的含量分別有利于雙分子和單分子反應(yīng)（氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)為雙分子反應(yīng)），配對Al易于促進(jìn)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，提高孤立Al含量有利于提高烯烴裂解反應(yīng)活性中心數(shù)量。

表3 Co-ZSM-5分子篩中孤立Al和配對Al相對含量Table 3 Isolated Al and Al pair contents of Co-ZSM-5molecular sieves

2.1.8 ZSM-5分子篩酸性能

分子篩經(jīng)胺交換后，采用NH3-TPD和Py-IR方法表征，考察其酸的類型、濃度和強(qiáng)度，如下表4、圖5和圖6所示。

表4為H-ZSM-5分子篩在100℃下Py-IR表征數(shù)據(jù)，由表4可以看出來，所合成樣品的B酸均以強(qiáng)B酸為主，而L酸均以弱L酸為主。

表4 ZSM-5分子篩的酸性能Table 4 Acidity of ZSM-5 molecular sieves

圖6為H-ZSM-5的NH3-TPD表征數(shù)據(jù)。圖6可見，不論尿素存在與否，合成樣品均存在2個脫附峰（低溫脫附峰和高溫脫附峰），分別對應(yīng)分子篩的弱酸性位和強(qiáng)酸位。結(jié)合表4和圖6可知，urea-0.5樣品的總酸、弱酸、強(qiáng)酸具顯示出最大值，這與與Py-IR分析數(shù)據(jù)一致。

圖6 ZSM-5分子篩的(A)NH3-TPD圖和(B)B酸和L酸分布Fig.6 NH3-TPD spectra(A)and B acid site and L acid site distribution(B)of ZSM-5 molecular sieves

2.1.9 羥基紅外

圖7為焙燒后H-ZSM-5分子篩在3400～3800 cm-1范圍內(nèi)的FTIR特征譜圖，對應(yīng)ZSM-5分子篩中OH拉伸振動。在其范圍內(nèi)，通常將3500cm-1處的帶歸屬于多個硅羥基通過氫鍵相互作用的硅窩；將3610cm-1譜帶歸屬于晶體結(jié)構(gòu)中的Si-OH-Al橋羥基(B酸位)；將3700～3750cm-1處譜帶歸屬于單獨(dú)的硅羥基，進(jìn)一步將3745和3726cm-1處譜帶分別對應(yīng)于外部硅羥基和內(nèi)部硅羥基[14]。

圖7 HZSM-5分子篩FTIR譜圖Fig.7 FTIR spectra of HZSM-5 in the region of OH stretching vibrations

為了更好的說明樣品的差異性，對上述焙燒后H-ZSM-5分子篩進(jìn)行比較?？芍cH-urea-0.1、H-urea-0.5、H-urea-1 和 H-urea-2 樣品相比，H-urea-0樣品內(nèi)部硅羥基和橋羥基顯示出最大值，說明不加尿素合成的樣品的缺陷位較多，加入尿素抑制分子篩中缺陷位的生成。

當(dāng)n(尿素)/n(SiO2)=0.1時(shí)，分子篩含有相對較多的內(nèi)部硅羥基和硅窩等缺陷位；當(dāng)n(尿素)/n(SiO2)增加至0.5，1和 2時(shí)，Si-OH-Al(B酸位)較多，缺陷位減少，進(jìn)一步表明尿素對ZSM-5分子篩的缺陷位含量有一定的影響，這可能是由尿素的加入導(dǎo)致分子篩晶面結(jié)構(gòu)和形貌發(fā)生變化而引起的缺陷位變化。

2.2 催化性能

尿素存在下，合成的ZSM-5分子篩形貌、酸性能（Al分布）和缺陷位的差異，必然影響其甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯的催化性能。

圖8為所合成ZSM-5分子篩催化轉(zhuǎn)化甲醇反應(yīng)時(shí)，甲醇活性和產(chǎn)物選擇性隨反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)律。向合成體系中加尿素所制備的ZSM-5分子篩無論是否進(jìn)行水熱處理，其壽命均比不加尿素的壽命長。對于水熱處理前的樣品而言，不加尿素制備的ZSM-5分子篩壽命只有5h，但添加尿素后，壽命可延長到25h。這可能是由兩方面原因造成的，一是由于不加尿素的樣品顆粒尺寸較大，擴(kuò)散路徑長，烯烴產(chǎn)品內(nèi)擴(kuò)散路徑過長易于引起氫轉(zhuǎn)移等副反應(yīng)所致；另一方面原因可能是由于不加尿素制備的樣品配對Al的含量占47%，而加入尿素的體系，在當(dāng)n(尿素)/n(SiO2)=0.1～2的范圍內(nèi)，配對Al含量只占5%～6%。由于烯烴氫轉(zhuǎn)移是雙分子反應(yīng)，需要兩個酸性位，配對Al含量增加會促進(jìn)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)發(fā)生，加快分子篩積炭失活速率。因此，向合成體系中添加尿素對延長ZSM-5分子篩壽命有利。

圖8 ZSM-5分子篩水熱前（左）后（右）甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯催化性能Fig.8 Performance of ZMS-5 on the reaction of methanol to propylene before(Left)and after(Right)hydrothermal treatment

從添加尿素量對分子篩壽命和選擇性的影響規(guī)律可以看出，n(尿素)/n(SiO2)=0.1,0.5,1.0和2.0四個樣品水熱處理前的壽命均在25h左右，但前三個樣品自25h失活后，活性迅速下降，反應(yīng)45h后甲醇轉(zhuǎn)化率只有10%，而n(尿素)/n(SiO2)=2.0的樣品自25h失活后，活性緩慢下降，反應(yīng)45h后甲醇轉(zhuǎn)化率仍為90%左右。從吡啶紅外的結(jié)果可以看出，其總酸密度較高，且強(qiáng)B酸和中等強(qiáng)度B酸含量相對較低所致。酸性過強(qiáng)，容易發(fā)生氫轉(zhuǎn)移、烷基化、芳構(gòu)化等副反應(yīng)，從而導(dǎo)致丙烯選擇性降低、烷烴及芳香烴選擇性升高，結(jié)焦失活速率加快。

無論是否添加尿素，水熱處理后樣品的壽命均比水熱處理前的樣品長，且與不添加尿素的樣品相比，體系中加尿素后合成的ZSM-5水熱處理后的壽命比水熱前壽命均有大幅延長，這主要是由于擴(kuò)散路徑長短和孤立Al與配對Al含量差異所致，水熱處理不會改變分子篩這兩個性能。水熱處理后，urea-0.1，urea-0.5，urea-1.0 和 urea-2.0 的壽命分別為 80 h，102.5 h，99.5 h和 95 h。結(jié)合低碳烯烴選擇性，催化性能最好的樣品是urea-0.5和urea-1.0，合成體系中添加尿素量適宜范圍在n(尿素)/n(SiO2)在0.5～1.0為宜。由于ZSM-5分子篩水熱處理后，會發(fā)生一定程度脫鋁，酸密度降低，對抑制氫轉(zhuǎn)移有利；且水熱處理有利于改善缺陷位，關(guān)于水熱處理前后催化性能發(fā)生的變化將在后續(xù)的研究中進(jìn)行深入探討。

3 結(jié)論

ZSM-5分子篩擴(kuò)散路徑長短、酸性、Al分布、缺陷位種類和分布差異影響其催化性能。對比考察了晶體生長抑制劑加入量對合成的ZSM-5分子篩物化性能和催化性能的影響，并確定了關(guān)鍵因素，得出以下結(jié)論：

(1)凝膠體系不加尿素所合成的分子篩表面鋁含量低于體相Al，添加尿素的凝膠體系所制備的分子篩呈表面富鋁的分布特點(diǎn)。

(2)加入晶體生長抑制劑后，沿著平行b軸的晶粒尺度變小，配對Al含量由50%左右降低到5%左右。擴(kuò)散路徑的縮短和配對Al含量降低有利于抑制氫轉(zhuǎn)移、芳構(gòu)化等副反應(yīng)，延長分子篩壽命。與不添加尿素合成的樣品相比，添加不同尿素量的四個分子篩缺陷位相對含量降低，也有利于延長分子篩壽命、提高產(chǎn)品選擇性。

(3)無論是否進(jìn)行水熱處理，添加尿素體系合成的ZSM-5活性和產(chǎn)品選擇性顯著優(yōu)于不添加尿素合成的樣品。

(4)水熱處理后，urea-0.1，urea-0.5，urea-1.0 和 urea-2.0的壽命分別為 80h，102.5h，99.5h和 95h。結(jié)合低碳烯烴選擇性，催化性能最好的樣品是urea-0.5和 urea-1.0。 合成體系中 n(尿素)/n(SiO2)為0.5～1范圍內(nèi)合成的ZSM-5分子篩性能最佳。